國外柴油機油規(guī)格發(fā)展及比較

國外柴油機油規(guī)格發(fā)展及比較 StandaPds 隨著柴油發(fā)動機生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展,配套發(fā)動機油質(zhì)量等級從CF一4到 CH一4,甚至躍居CI一4的趨勢不可阻擋.了解國外柴油機油的規(guī)格及不同規(guī)格 之間的差異,不僅有利于柴油機油產(chǎn)品的開發(fā),應(yīng)用研究,也有助于高檔柴油 機油的生產(chǎn)和銷售. 國外柴油機油規(guī)格 發(fā)展及比較 口崔海鷗 2005年起,滿足歐lV排放標(biāo)準(zhǔn) 的柴油發(fā)動機車率先在北京,上海等 超大城市引入.同時我國將在2O個大 中城市強制執(zhí)行歐ll排放標(biāo)準(zhǔn),中小 城市將全面強制執(zhí)行歐l排放標(biāo)準(zhǔn). 高增壓,大功率,超重負(fù)荷柴油車如 三菱,尼桑等大型集裝箱汽車的增 加,康明斯,依維柯等國外合作生產(chǎn) 的發(fā)動機的部分國產(chǎn)化,以及濰柴, 上柴高檔柴油發(fā)動機自主技術(shù)的開發(fā) 與應(yīng)用,促使柴油發(fā)動機的生產(chǎn)技術(shù) 飛速發(fā)展.配套發(fā)動機油質(zhì)量等級從 CF-4到CH一4,甚至躍居Cl一4的趨 勢不可阻擋,為眾多的潤滑油生產(chǎn)制 造商提供了廣闊的市場空間.我國柴 油機油標(biāo)準(zhǔn)的最高質(zhì)量等級為CD 級,了解國外柴油機油的規(guī)格及不同 規(guī)格之間的差異,不僅有利于柴油機 油產(chǎn)品的開發(fā),應(yīng)用研究,也有助于 高檔柴油機油的生產(chǎn)和銷售. API柴油機油規(guī)格發(fā)展 1952年,API正式推出柴油機油 規(guī)格.其最高質(zhì)量等級相當(dāng)于CD級, 期間,產(chǎn)品的質(zhì)量等級在CC～CD級 之間徘徊多年.1988年.為滿足在高 速公路上行駛的集裝箱運輸車輛的使 用要求,即發(fā)動機油應(yīng)有更好的氧化 安定性,活塞清凈性,低磨損及更長 的換油期,API公布了CE級柴油機 油規(guī)格.1990年,卡特彼勒公司開發(fā) 了新型的CAT1Y3700系列發(fā)動機. 由于采用燃油直噴技術(shù)和發(fā)動機馬力 的加大,使得CE級柴油機油不能滿足 其性能要求,發(fā)動機陸續(xù)出現(xiàn)了活塞 油環(huán)彈簧斷裂,活塞環(huán)粘滯,活塞銷 卡死等問題,因而API在1991年推出 了OF一4級柴油機油質(zhì)量規(guī)格. 1993年,美國環(huán)保法規(guī)要求柴 油中硫含量不高于0.05%.OF一4級 柴油機油在采用符合新規(guī)格的低硫燃 料時,出現(xiàn)了機油濾網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象. 同時發(fā)動機缸套磨損嚴(yán)重.滿足低硫 燃料要求的CG一4規(guī)格應(yīng)運而生.但 鑒于部分國家的實際情況,對燃料硫 含量的限制很難實現(xiàn).該規(guī)格產(chǎn)品在 部分國家的市場幾乎末出現(xiàn). 1998年,API公布了CH一4級 柴油機油規(guī)格,能適用高,低硫燃 料,并能滿足美國當(dāng)年公布的排放 標(biāo)準(zhǔn).CH一4級柴油機油的主要特性 是改善了煙炱控制.減少因煙炱引 起的粘度增長. 2002年,API公布了Cl一4規(guī)格. 與此前的產(chǎn)品規(guī)格有很大的不同. Cl一4規(guī)格增加了MackT一10發(fā)動機 試驗.該試驗的改進(jìn)在于: ★增加了EGR(廢氣再循環(huán)裝 置). ★增加了熱量擴(kuò)散(25% 35%),發(fā)動機溫度從650℃冷卻到 120℃. ★發(fā)動機油溫度升高,油箱溫度 達(dá)120~0左右.油品的氧化趨勢增加. 由于再循環(huán)燃?xì)庵懈g性氣體濃 度增加,發(fā)動機存在銹蝕,磨損問題. Cl一4規(guī)格增加了ASTMD6594腐蝕 性模擬試驗,銅片腐蝕試驗;同時.腐 蝕性氣體濃度增加.對發(fā)動機缸體的 橡膠密封件也有老化的影響,增加了 橡膠性能試驗.由于新型發(fā)動機采用 延遲點火和EGR裝置.使在用油中煙 炱含量增加,使發(fā)動機油到達(dá)主油道 的時間延長.低溫流動性變差,為避 免發(fā)動機由于低溫泵送性能不良造成 的磨損.Cl一4規(guī)格增加了在用油的低 溫泵送性的試驗.此外,還增加了對 在用油的紅外分析檢測,以判定油品 的氧化程度. 2004年6月,Cl一4+規(guī)格推出. 即通過Cl一4柴油機油各種試驗后.要 再通過帶EGR的MackT一11試驗,并 要求在煙炱含量大于6.O%的情況下, 粘度增長不大于12mPa?S;同時柴 油噴嘴剪切安定性試驗要通過9O次 循環(huán),比原來的3O次循環(huán)要苛刻的多. 2OO5年,APl推出了ASTM D4485—05a的發(fā)動機油規(guī)格.在 CH一4及Cl一4規(guī)格中,程序IIIF試驗 修改為可選擇采用程序ⅢF或程序III G試驗.若采用程序ⅢG,4O℃粘度 增長3次試驗的結(jié)果不得超過15O%; 在橡膠相容性試驗中.聚甲基丙烯酸 酯橡膠的扯斷伸長率變化由ASTM D4485—04規(guī)格中的一35～+1O放寬 為一35一+20,使該指標(biāo)上APICl一4 與ACEA一2004有了差異. 歐洲柴油機油規(guī)格的發(fā)展 歐洲于1996年正式推出了 ACEA規(guī)格,但2002年以前的柴油 機油規(guī)格將適用于轎車柴油機,單獨 分類為B類.2004年1O月,推出了 ACEA一2004,首先是將適用于轎車 的油品合并為A/B類.新設(shè)立了C類 油,增加了對硫,磷及硫酸鹽灰分的 限制,用于保護(hù)對催化劑要求更高的 新款車輛,但發(fā)動機性能要求與原 A5/B5相同. 歐洲柴油機油規(guī)格保留了ACEA E2—96,目的是為滿足過去生產(chǎn)的在 用發(fā)動機的用油需求.ACEAE4實際 是MBP228.5.在ACEAE4規(guī)格要求 上加上硫含量,磷含量,硫酸鹽灰分 的限制,MBP228.51就變?yōu)锳CEA E6—04.ACEAE3規(guī)格發(fā)展到ACEA E5.然后升級為ACEAE7一O4,因而 ACEAE3,ACEAE5規(guī)格取消.ACEA E6,ACEAE7將柴油噴嘴剪切安定性 的循環(huán)次數(shù)延長為9O次;ACEAE6對 硫含量,磷含量,硫酸鹽灰分要求分別 為不大于O.3%,O.O8%,1.0%. 我們按歐美排放法規(guī)與柴油機油 規(guī)格的大體對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了歸納.詳 見表1.由此可以認(rèn)為,歐洲規(guī)格中 保留了CF一4,Cl一4規(guī)格;中間過渡 質(zhì)量等級SAEJ300SAEJ300SAEJ300ASTMD445 柴油噴嘴30次循環(huán)XW一30~>9.0在本粘度ASTMD6278 剪切后100℃粘XW一4≥12.0級別內(nèi)CEC—L一14 度/mm.-s..XW一5915.0一A一93 單級油無耍求 柴油噴嘴9o攻循環(huán) 剪切后100ac:粘 月mm?8 高溫高剪切粘度(150~. 10?S-1)/mPa?S 蒸發(fā)損失f250℃. 1h).% 硫酸鹽灰分,%≤2.o 磷含量.% 硫含量,% 橡膠相窖性 RE1氟橡膠 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE2—99丙烯酸 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE3硅橡膠 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE4睛橡膠. 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化. 刪[母I翻嘶勒磚餓肢 ≥3.5 《13 在本粘度級別內(nèi)ASTMD6278 ≤2.0≤1.0 《O08 ≤0.3 - 1一+5 — 50一+1O - 60一+10 — 1～+5 - 5一+8 — 15一+18 - 35一+10 - 7一+5 - 25一+1 - 45一+10 - 20一+1O 一 1一+30 - 5一+5 - 20～+1O - 50一+1O - 5一+5 通過 CEC—L一36 一 A一90 CEC—L一40 一 A-93 ≤2.0ASTMD874 ASTMD5185 ASTMD5185 CEC—L一39 - T一9● ● ●- Standards (續(xù)表2) 泡沫穩(wěn)定性(mL/mL) 前24℃ 93℃ 后24oc 高溫泡漾50℃) (mumL) 氧化性能/min ‘cB1揀囊蝕性. 鉛臺■IIl=l恂?kg- 10/0 50/0 10/0 200/50 ASTMD892l ASlTMD6082l 《 ≥35CEC—L一85一T》 一 99(PDSC) ASTMD6954i ≤1OO《 凸輪磨損/um 粘度增長(40℃).% 拋光.% 缸壁磨損/um 每次試驗油耗/Kg 煙是試驗 試驗時間/h ≤500≤50.0 ≤90 ≤7.0 ≤200 ≤10 相對粘度增長(煙炱含 量4.8%,3次試驗平 均結(jié)果分別小于),% MackT一8 試驗時間m 相對粘度增長(煙炱臺 14.8%,3次試驗平均 結(jié)果分別小于).% 濾清器堵塞壓差/kPa 油耗/g?(kW?h)≤0.304 拋光,清凈性愛增壓器沉 積物 拋光.% 活塞}-|凈評分,分 增壓器壓1~(4om).% 每次試驗油耗/kg 煙炱引起的磨損 +字交叉平均失重(煙 3oO 2.1: 2.2; 2.3 250 115: 12.5: 13.0 0 ≤50.0 ≤90 ≤7.0 ≤20.0 ≤10 一 A-97 (OM602A) ASTMD5967 ASTMD4485 CEC—L一52 - T-97 ≤2.0《2.0《2.0【OM441LA) 340.0340.0≥40.0 《4≤4≤4 ≤40≤40≤40 6.5:75 驗項目見表3. 2005年9月公布的ACEA一2004 修改稿1又有了進(jìn)～步的修改.在拋 光,清凈性及增壓器沉積物試驗項目 中,由于CEC—L一52一T一97 (OM441LA)的試驗是戴姆勒一克萊 斯勒228.1批準(zhǔn)的可選擇的項目,只 有根據(jù)CEC—L一52一T一97 (OM441LA)的標(biāo)準(zhǔn)得出的試驗結(jié)果 是可以接受的;在煙炱引起磨損的項 目中,要求通過APICI一4規(guī)格的康 明斯11EGR試驗,并且一旦康明斯 ISM試驗發(fā)展成熟,將用康明斯ISM 試驗取代康明斯11EGR試驗,但試 驗結(jié)果要求在同一水平上;在Mack T一1O的磨損試驗中,根據(jù)ASTM D6987,試驗結(jié)果也可以采用 MackT一10ULSD的結(jié)果,MackT10 ULSD即將成為ASTM標(biāo)準(zhǔn). 日本柴油機油規(guī)格的發(fā)展 日本柴油發(fā)動機的設(shè)計和美國汽 車廠商的不同,日本的柴油發(fā)動機油 在滿足API規(guī)格的基礎(chǔ)上要附加額外 檢驗項目,JASOM355—2000也稱 為JASODH一1.它要求增加JASO M336(TD25)清凈性試驗,JASO M35改進(jìn)搖臂閥系滑動磨損試驗,采 用三菱公司的4D34T4發(fā)動機;采用 JPI一5S一55—99熱管試驗測量發(fā)動機 表面沉積物.該標(biāo)準(zhǔn)在亞洲采用歐IV 排放標(biāo)準(zhǔn)實施前.可用于柴油卡車和 公共汽車.所以,在2005年以前,日 本的輕負(fù)荷和重負(fù)荷柴油機油是采用 同一標(biāo)準(zhǔn)的.2005年后.日本輕負(fù)荷 和重負(fù)荷柴油機油分別制定了DL一1 和DH一2標(biāo)準(zhǔn)..DH一2和DH一1標(biāo)準(zhǔn) 的規(guī)格區(qū)別見表4.DH一2和DL一1標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)格區(qū)別見表5. 各國柴油機油規(guī)格主要差異 運動粘度的保持能力 API對CF一4級柴油機油產(chǎn)品沒 有要求;CH一4級柴油機油要求柴 油噴嘴試驗3O次循環(huán)剪切試驗后 100oC運動粘度保持在本粘度級別; CI一4級柴油機油要求柴油噴嘴試驗 9O次循環(huán)剪切試驗后100℃運動粘 一一啪煳一 黜拍卿 “醐.cl鼬一~t’tt’th300h) ≥10o0 ≤32 ≤158 《35 ≤14 ≤65 lIi雹工■冒鼉mL_■田::11iUI 遠(yuǎn)動粘~L/mm..8.SAEJ300SAEJ300ASTMD445 低溫動力粘度/mPa?sSAEJ300SAEJ300ASTMD5293 低溫泵邀粘度(一25℃l,mPa-sSAEJ300SAEJ300ASTMD4684 高溫高剪切粘度(150~.1O-s)/mPa?s≥3.533.5ASTMD4683 蒸發(fā)損失(25o℃.1hl,%侶15ASTMD5800 泡沫穩(wěn)定性(mUmL)ASTMD892 前24℃10/010/0 93.5℃50/02O,0 后24℃20/020/0 高溫泡沫《150~Cl《mUmL)200/50100/50ASTMD6082 CBT抗腐蝕性ASTMD6954 銅/mg-kg≤20≤20 鉛,mg-kg≤120≤120 錫/mg?kg《5O≤50 鋼片腐蝕(100~C.3h0鷹l≤3≤3 柴油噴嘴30坎循環(huán)剪切后100cc運動剪切后本剪切后本ASTMD6278 粘度,mm.-s粘度級別粘度級別 ~gKOH?g報告報告ASTMD2896 總堿~[/mgKOH?g≥10.0≥5.5ASTMD4739 硫酸鹽灰分.%報告1.00.1 酸值/『11gKOH-g報告報告JISK2501 氯臺量/mg?kg≤50JIS-5$一64 硫含量.%G0.5JIS一5S一38 瑚}含量.%《0.12JIS-5S一38 橡膠相容性CEC—L一39 5tandards 度保持在本粘度級別. 歐洲規(guī)格ACEAE2質(zhì)量等級的 產(chǎn)品要求柴油噴嘴試驗30次循環(huán)剪 切試驗后100~C運動粘度保持在本粘 度級別的整數(shù)位.具體見表3;ACEA E4規(guī)格質(zhì)量等級的產(chǎn)品要求柴油噴 嘴試驗3O次循環(huán)剪切試驗后100℃ 運動粘度保持在本粘度級別;ACEA E6,ACEAE7的產(chǎn)品要求柴油噴嘴試 驗90次循環(huán)剪切試驗后100℃運動 粘度保持在本粘度級別. 日本規(guī)格的柴油產(chǎn)品要求柴油噴 嘴試驗30次循環(huán)剪切試驗后100℃ 運動粘度保持在本粘度級別. 總體而言.在粘度保持能力上. 歐洲規(guī)格最苛刻. 高溫高剪切粘度 API對CF一4,CH一4級柴油機油 沒有要求,CI一4級柴油機油要求全 部粘度等級均大干3.5mPa-S.歐洲 規(guī)格從ACEAE02一ACEAE06全部 粘度等級均大干35mPa?S.日本規(guī) 格的重負(fù)荷柴油機油在此項目上與歐 洲規(guī)格要求相同.而輕負(fù)荷柴油機油 與粘度等級有關(guān). 蒸發(fā)損失 API對CF一4級柴油機油無要求, CH一4級柴油機油SAE10w/30諾亞 克法測定要求不大干20%;SAE 15W/40諾亞克法測定要求不大于 18%. 歐洲規(guī)格要求全部粘度等級諾亞 克法測定均大于13%. 日本柴油機油規(guī)格諾亞克法測定 要求不大于15%. 泡沫傾向性 API在此項目上.隨著產(chǎn)品質(zhì)量 等級的提升沒有變化.為前24oC, 93.5℃,后24oC分別為1O,0mL,mL, 20/0mL/mL,10/0mL/mL. 歐洲規(guī)格為前24℃,93.5℃,后 24℃分別為10/0mIJmL,50/0mL/mL, 10/0mUmL.增加了高溫150℃泡沫 傾向性要求為200/50mL/mL. 日本規(guī)格為滿足DH一2規(guī)格的前 24~C,93.5~C,后24~C分別為10mU mL,50/0mL/mL,20/0mL/mL.增 O O ●- Standards (續(xù)表4) ■帶喝:暖If-”置,J|I1盯_巳●t瓢I瑚啊剮■■■L 運動粘度舯Im.?’SAEJ300只有XW/20,ASTMD445 XW/30 低溫動力粘度/mPa?sSAEJ3oosAEJ3ooASTMD5293 低溫泵邀牦Pa?$.SAEJ300SAEJ300AsTMD4684 高溫高剪切粘度(150℃,10.?8-1)/mPa?s≥3.5w/2O≥2.6;ASTMD4683 XW/30≥2.9 蒸發(fā)損失l250℃.1hJ.%1515ASTMD5800 泡沫穩(wěn)定性(mUmL)ASTMD892 前24℃1O/0 93℃20/0 后24~C20/0 高溫泡沫l150℃)lmL/ml_)2∞l/50ASTMD6o82 CBT抗腐蝕性ASTMD6954 銅/mg?kg≤2O≤20 鉛/mg?kg≤120《12O 錫/mg?kg≤5O≤5O 銅片腐蝕(10o℃.3h)鷹《3《3 柴油噴嘴3O次循環(huán)剪切后10o℃運動剪切后本剪切后本ASTMD6278加了高溫150’~泡沫傾向性的要求為 200/50mL/mL:輕負(fù)荷柴油機油DL 規(guī)格對抗泡無要求. 磷含量,硫含量和硫酸鹽 灰分 API柴油機油對此無要求.歐洲 (續(xù)表5) 氯含I/rag?kg 硫含量.% 磷含量.% 橡膠相窖性 RE1氟橡膠 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE2—99丙烯酸 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE3硅橡膠 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 RE4晴橡膠 硬度 扯斷力變化 扯斷伸長率變化 體積變化 高溫氧化粘度增加(64h.40~0).% 燃油經(jīng)濟(jì)性提高.% ≤50 ≤05 《0.12 — 1+5 - 40一+10 - 50—4-1O _ 1+5 - 5一+8 — 15+18 - 50～+10 — 1+5 — 5～+5 - 20～+1O - 50～+10 - 5一+5 無要求 無要求 ≤50 《0.5 ≤0.10 — 1～+5 - 40～+10 — 5O+1O 一 1+5 — 5+8 — 15～+18 - 50一+10 — 1+5 油對磷含量,硫含量分別為不大于 O.12%,0.5%;硫酸鹽灰分的要求為 (1.04-0.1)%;滿足日本DL一1規(guī)格 的柴油機油對磷含量,硫含量,硫酸 鹽灰分的要求分別是不大于O.1O%, 0.5%,0.6%:同時日本柴油機油的 規(guī)格還增加了氯含量的要求.指標(biāo)為不 大于50mg/kg. 橡膠相容性 API僅對CI一4柴油機油有此項 要求.也采用4種橡膠,且指標(biāo)上要 求采用ASTM委員會試驗監(jiān)測中心的 T1O6參比油.試驗結(jié)果好于參比油 的結(jié)果. 歐洲規(guī)格從EO2到E06都要求有 此項檢驗項目,并增加了戴姆勒一克 萊斯勒對硅橡膠的要求. 日本規(guī)格參照歐洲規(guī)格.僅考察 5tandards JIS-5S-64 JIS-5S-38 JIS一5S-38 CECL—L-39 - T-96 ASTMD5533 CEC—L一54 - T-96 4種橡膠,但對氟橡膠在指標(biāo)上比歐 洲規(guī)格苛刻. 結(jié)束語 綜合比較美國石油學(xué)會API,歐 洲和日本的柴油機油規(guī)格.盡管美 國石油學(xué)會沒有輕重負(fù)荷的柴油機 油之分.我們認(rèn)為對重負(fù)荷柴油發(fā) 動機來說,歐洲的用油規(guī)格最苛刻; 對輕負(fù)荷柴油發(fā)動機來說.日本規(guī) 格最苛刻. 就中國柴油發(fā)動機生產(chǎn)和使用情 況而言,滿足3種油品規(guī)格的發(fā)動機 并存.根據(jù)中國燃料油硫含量較高, 公路等級較低,道路擁堵居多,車輛 載荷經(jīng)常超過標(biāo)準(zhǔn)等實際情況,只有 研制出有中國特點的柴油發(fā)動機油規(guī) 格,才能滿足中國柴油發(fā)動機的使用 需要. 1 OOD +叫一一棚一一一～ 1 OODmm瑚一一一小 553 ++++一5 ～一～_l2 一～～一鼢